Die Halbleiterfertigung gehört zu den komplexesten industriellen Prozessen. Billionen von Transistoren, Strukturen im Nanometerbereich und hochdynamische Prozessketten erfordern präzise, flexible und skalierbare Automatisierung. Um unter steigenden Anforderungen an Qualität und Effizienz wirtschaftlich produzieren zu können, setzen führende Unternehmen auf ein durchgängiges Automatisierungskonzept. Beckhoff stellt hierfür ein breites Systemportfolio zur Verfügung, das speziell auf die Anforderungen der Halbleiterindustrie abgestimmt ist.

Präzision und Prozessvielfalt in der Halbleiterfertigung

Moderne Halbleiter finden sich heute in nahezu allen Lebensbereichen, von der Elektromobilität über Medizintechnik bis zur Energieversorgung. In Fahrzeugen sind inzwischen bis zu 8.000 Halbleiterbauelemente verbaut. Die damit verbundenen Anforderungen an Durchsatz, Produktvielfalt und Prozesssicherheit steigen kontinuierlich. Die Halbleiterfertigung unterscheidet sich dabei besonders durch zwei Merkmale: extrem hohe Präzision und eine Vielzahl komplexer, teils parallel laufender Prozessschritte. Davon laufen viele unter Reinraumbedingungen.

„So unterschiedlich die Schritte von der Wafer-Herstellung über die Lithografie bis hin zu Test und Packaging auch sind: Alle erfordern eine exakte Steuerung und lückenlose Überwachung“, erklärt Marcel Ellwart, Branchenmanagement Halbleiterindustrie bei Beckhoff. „Zudem müssen die Fertigungsanlagen flexibel auf wechselnde Produktvarianten reagieren können und dabei hohe Durchsatzraten bei maximaler Qualität sicherstellen. Das macht den Einsatz moderner Automatisierungstechnik unverzichtbar.“

Ethercat in der Halbleiterfertigung als Kommunikationsstandard

Ein zentrales Element moderner Automatisierung in der Halbleiterfertigung ist die Kommunikation. Ethercat ist dabei als etablierter Feldbusstandard in der Halbleiterindustrie weit verbreitet. Echtzeitfähigkeit, offene Architektur und hohe Skalierbarkeit erlauben die nahtlose Integration unterschiedlichster Komponenten von Sensorik und Aktorik bis zu komplexen Steuerungen.

Steuerungskonzepte für alle Prozessschritte

Mit PC-based Control stellt Beckhoff eine durchgängige Plattform zur Verfügung, die sämtliche Ebenen der Automatisierung von SPS, HMI und Motion Control bis zu Messtechnik und industrieller Bildverarbeitung abdeckt. Die Software-Plattform Twincat bildet die zentrale Schnittstelle für Engineering und Echtzeitlaufzeit. Die modulare Architektur ermöglicht flexible Anpassung an die jeweiligen Fertigungsprozesse und lässt sich sowohl in neue als auch in bestehende Linien integrieren.

Branchenspezifische Lösungen für die Halbleiterfertigung

Die Automatisierungslösungen von Beckhoff bieten gezielte technische Vorteile für die Halbleiterfertigung:

• Ethercat-Steckmodule reduzieren Verdrahtungsaufwand und sparen Platz in Serienanlagen.
• Integrierte Antriebstechnik erlaubt kompakte Servoachsen mit hoher Dynamik im 48-Volt-DC-Bereich.
• Hochleistungs-Messtechnikmodule erfassen kritische Prozessparameter im Submillisekundenbereich.
• Vision-Systeme integrieren industrielle Bildverarbeitung direkt in die Steuerungsebene.
• Xplanar ermöglicht berührungsloses, präzises Werkstückhandling mit hoher Bewegungsfreiheit.
• KI-Integration unterstützt prädiktive Wartung, Bildklassifikation und Prozessoptimierung direkt in der Maschinensteuerung.

Anwendungen entlang der gesamten Prozesskette

Beckhoff Systeme kommen in zahlreichen Bereichen der Halbleiterfertigung von der Kristallzüchtung über Gasversorgungssysteme bis hin zu Advanced Packaging zum Einsatz:

• Kristallhersteller setzen auf PC-based Control und Ethercat-I/Os für präzise Temperaturregelungen.
• Gasanlagen profitieren von modularen Beckhoff-I/O-Systemen, die die Installationszeit reduzieren.
• Die-Sorting-Maschinen erreichen mit Signal-Distribution-Boards hohe Taktzahlen bei minimalem Platzbedarf.
• Neue Halbleitermaterialien wie Galliumoxid lassen sich durch flexible Anlagenkonzepte effizient verarbeiten.
• In der Advanced-Packaging-Stufe sorgt die Kombination aus XFC und PC-based Control für exakte Positionierung bei hoher Taktung.

Künstliche Intelligenz und Edge-Technologie in der Halbleiterfertigung

KI und Edge-Computing eröffnen neue Möglichkeiten für die Halbleiterfertigung. Beckhoff hat dafür Funktionen zur Anomalieerkennung, Bildauswertung und Zeitreihenanalyse direkt in Twincat integriert. Die Auswertung erfolgt ohne Zeitverzögerung lokal auf dem Industrie-PC. Dies erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit und Anlagenverfügbarkeit deutlich. „Automatisierungslösungen von Beckhoff bieten beste Voraussetzungen, um sich den neuen Herausforderungen zu stellen und intelligente Fertigungsprozesse zu realisieren“, resümiert Marcel Ellwart. Die Verbindung aus durchgängiger PC-basierter Steuerung, Echtzeitkommunikation und industrietauglicher KI schafft die Grundlage für die nächste Generation der Halbleiterproduktion.